Fundamentos de Cimentaciones: Losas y Pilotes en Ingeniería Estructural

Tipos de Losas de Cimentación

Las losas de cimentación, que cubren toda la superficie de la estructura, se emplean en terrenos menos resistentes o menos homogéneos, o bajo estructuras más sensibles a asientos diferenciales. Con ellas se aumenta la superficie de contacto y se reducen los asentamientos diferenciales. Puede decirse de forma aproximada que la losa es más económica que las zapatas si la superficie total de estas es superior a la mitad de la superficie cubierta por el edificio, debido al menor espesor de hormigón y cuantía de armaduras, a una excavación más sencilla y un ahorro de encofrados.

2.1 Losas de Espesor Constante

Tienen la ventaja de su gran sencillez de ejecución. Si las cargas y las luces no son importantes, el ahorro de encofrados puede compensar el mayor volumen de hormigón necesario.

2.2 Losas con Capiteles

Se utilizan para aumentar el espesor bajo los pilares y mejorar la resistencia a flexión y cortante. Los capiteles pueden ser superiores o inferiores, teniendo estos últimos la ventaja de realizarse sobre la excavación y dejar plana la superficie del sótano.

2.3 Losas Nervadas

Se componen de nervios principales bajo los pilares y otros secundarios. Los nervios pueden ser superiores o inferiores. En el caso de nervios superiores, el encofrado es más complicado y suele ser necesario el empleo de un relleno de aglomerado ligero y un solado independiente para dejar plana la superficie superior.

Los nervios inferiores pueden hacerse sobre la excavación.

2.4 Losas Flotantes

Cuando es necesario construir estructuras muy sensibles a asentamientos en terrenos pobres, puede recurrirse a cimentaciones de losa flotante. La cimentación debe dimensionarse de tal forma que el peso del volumen de tierra removida sea similar a la carga total de la estructura. De esta forma, las condiciones de carga en la superficie del terreno de cimentación no se modifican teóricamente por la construcción, por lo que es razonable suponer que los asentamientos serán bajos o nulos.

Cimentaciones Profundas

3. Pilotes

Un pilote es una pieza larga a modo de estaca (de madera, hierro u hormigón armado) que se hinca en el terreno con dos finalidades principales:

• Soportar una carga, transmitiéndola a capas inferiores más resistentes del terreno.
• Comprimir y aumentar la compacidad de las capas de tierra subyacentes.

3.1 Pilotajes

Un pilotaje es una cimentación constituida por una zapata o encepado que se apoya sobre un grupo de pilotes o columnas que se introducen profundamente en el terreno para transmitir su carga al mismo.

Los pilotajes se emplean cuando:

• El terreno resistente está a profundidades superiores a los 5 o 6 metros.
• El terreno es poco consistente hasta una gran profundidad.
• Existe gran cantidad de agua en el terreno.
• Hay que resistir acciones horizontales de cierta importancia.
• Se requiere reducir o limitar los asientos del edificio.
• Las cargas son muy fuertes o concentradas (ej. torres sobre pocos soportes).

3.2 Tipología según Procedimiento Constructivo

3.2.1 Pilotes Prefabricados

Estos se hincan en el terreno mediante máquinas de hinca (tipo martillo). Son relativamente caros, ya que deben ir fuertemente armados para resistir los esfuerzos durante su transporte, izado e hinca. Durante su hinca, pueden originar perturbaciones en el terreno y estructuras próximas. Tienen la ventaja de que la propia hinca constituye una buena prueba de carga.

3.2.2 Pilotes Moldeados "in situ"

Estos se realizan en perforaciones practicadas previamente en el terreno, generalmente mediante sondas rotativas. Suelen tener mayor diámetro que los prefabricados y, por tanto, resisten mayores cargas.

3.3 Encepados

Los encepados son piezas prismáticas de hormigón armado que transmiten y reparten la carga de los soportes o muros a los grupos de pilotes. Actualmente, por razones económicas, se suelen emplear pilotes de gran diámetro, por lo que el número de pilotes por encepado no suele ser muy elevado.

3.4 Clasificación de Pilotes por Forma de Trabajo

• Pilotes rígidos (o de punta): Aquellos que transmiten la carga al terreno firme (estrato resistente) en su punta, trabajando principalmente por compresión.
• Pilotes flotantes (o por fuste): Aquellos que no alcanzan un estrato firme y transmiten la carga al terreno a través de la adherencia o rozamiento a lo largo de las paredes de su fuste.
• Pilotes mixtos (o semirrígidos): Aquellos que llegan a un terreno de firmeza intermedia y trabajan simultáneamente por carga en punta y por rozamiento lateral (fuste).